“十五五”能源电力关键词:消纳
一、前言
直奔主题。
通读《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》,与能源电力相关的内容主要有:大力发展新型储能,加快智能电网和微电网建设;发展分布式能源,建设零碳工厂和园区;推动工业、城乡建设、交通运输、能源等重点领域绿色低碳转型。分领域推进生产性服务业向专业化和价值链高端延伸,促进生活性服务业高品质、多样化、便利化发展。推进城市平急两用公共基础设施建设。……
结合国家能源主管部门在公开场合的发言(国家能源局第四季度新闻发布会):全面提升新能源消费水平;完善适应高比例新能源的市场和价格机制。需求侧方面的工作重点是,挖掘用户侧调节潜力,充分利用电动汽车储能资源,推广智能有序充电,开展车、桩、站、网融合互动探索,有序推进车网互动规模化应用试点建设。同时,加快推进虚拟电厂规模化发展,结合各类商业模式拓展虚拟电厂应用场景。……
以上是笔者学习相关政策文件所划的重点。当然文件重点绝不止这些内容,但笔者为什么这么理解呢?
二、碳排放双控的必然要求
我国已发布的电力排放因子主要可以分为“电力平均碳足迹因子”、“电力二氧化碳排放因子”、“电网基准线排放因子”三类。其中,“电网基准线排放因子”主要用于计算温室气体自愿减排项目的减排量,其用途和目的与其余二者大相径庭。而企业日常管理中常用的是“电力平均碳足迹因子”和“电力平均二氧化碳排放因子”。二者的主要区别为:全国电力平均碳足迹因子属于消费端排放因子,电力平均二氧化碳排放因子是生产端排放因子。
我国2030年“碳达峰”,因此《“十五五”规划建议》中明确指出:积极稳妥推进和实现碳达峰。实施碳排放总量和强度双控制度。……。完善碳排放统计核算体系,稳步实施地方碳考核、行业碳管控、企业碳管理、项目碳评价、产品碳足迹等政策制度。
“十五五”期间,碳双控将以强度控制为主、总量控制为辅。各行各业将建立并完善自身的碳排放统计核算体系,其核心在于建立“可物理溯源”的绿电消费自证体系(技术解决方案)。例如:企业做产品碳足迹核算时,如不区分电源类型,则直接使用全国电力平均碳足迹因子(全国口径,已含输配电损耗);如已知所用电源类型(如绿电直连等),则需要考虑发电端和输配电端两部分碳排放。即:发电端使用对应技术类型的碳足迹因子;在输配电端,需要结合线损率计算输配电损耗电量,并匹配对应技术类型的电力碳足迹因子,或直接与本次公示的“输配电(含线损)”排放因子相加,从而得到输配电端碳足迹排放量(举例内容引用自CPCD社区的文章)。
因此,《“十五五”规划建议》进一步指出:发展分布式能源,建设零碳工厂和园区。显然,这是在与欧盟碳边境关税机制(CBAM)关于间接排放的核算标准对齐(即,特定条件下可使用“实际排放因子”。目前可用于“实际排放因子”进行碳足迹核算的解决方案主要是“微电网”和“绿电直连”两种)。
而“电力二氧化碳排放因子”的用途。例如:做企业温室气体盘查,“基于位置方法”按需使用国家/区域/省级电力二氧化碳排放因子;如果企业购买绿证或有可再生购电合同,再并列给出’基于市场方法’的计算结果(举例内容引用自CPCD社区的文章)。
根据国家发改委最近发布的《可再生能源消费最低比重目标和可再生能源电力消纳责任权重制度实施办法(征求意见稿)》中指出:未完成可再生能源消费最低比重目标(分为“电力消费最低比重目标”和“非电消费最低比重目标”两类)的重点用能行业相关企业,由所在地省级能源主管部门会同相关行业主管部门及国家能源局派出机构,督促其在指标公布三个月内通过绿证交易或其他市场化交易方式补充完成。即,绿证主要用于企业在国内的“再生能源电力消纳责任权重”抵扣。
一句话,“十五五”将是各行各业建立“可物理溯源”的绿电消费自证体系(技术解决方案)的“缓冲期”,而“可物理溯源”的绿电消费自证体系就是“微电网”和“绿电直连”。至于含“非电消费最低比重目标”的“可再生能源消费最低比重目标”(例如零碳工业和园区)如何实现,由于涉及热、冷、压缩空气等二次能源的制备(上述二次能源都可以通过电进行制备,但还涉及不同方案的经济性比较等问题),所以就不展开了。
三、电网灵活性的必然要求
“十五五”期间,预计全社会用电量年均增长4.6%—5.4%,到2030年,全社会用电量达13万亿—13.5万亿千瓦时,较“十四五”期间7%的增速有所回落。这一变化与经济转向高质量发展密切相关,高耗能产业占比下降,而数据中心、电动汽车充电等新兴领域成为增长主力。
2025年,全国最高用电负荷大约在15.2亿千瓦左右。据《中国电网工程技术发展报告2025》显示:全国220千伏及以上变电(换流)设备容量57.8亿千伏安;全国35千伏~110千伏变电容量30亿千伏安(注:千伏安是“视在功率”的单位,千瓦是“有功功率”的单位。“视在功率”乘上“功率因数”即为“有功功率”,简单讲,“视在功率”打个8折或者9折就是“有功功率”)。同时,2014年以来配电网投资已连续11年超过输电网。
换句话讲,全国电网的输电容量和配电容量已远高于全国最高用电负荷。但电网还是需要进行不断地投入,以应对调节能力和支撑能力的双重挑战,因此“亟需加快系统灵活性条件资源建设和推动主干网架提质增效”。
因为,电从“身边来”比从“远方来”要便宜,所以,要实现电从“身边来”(便宜)和“远方取”(可靠)的相结合,需要大力发展“智能微电网”,以实现分布式能源的自发自用、就近消纳、少上网添乱。
以下这个算例,说明了“并网型绿电直连”项目如何通过尽可能降低接入公共电网的容量,从而降低需缴纳的输配电费。
绿电直连,就是将项目红线外的分布式新能源发电通过物理线路直接接入微电网,所以项目本质上还是微电网。因此,企事业单位“可物理溯源”的绿电消费自证体系就是“智能微电网”。
四、智能微电网的个人理解
下图是笔者认为对智能微电网总结比较到位的内容。
首先,《“十五五”规划建议》指出:推动工业、城乡建设、交通运输、能源等重点领域绿色低碳转型。工业领域对应的是“工业微电网”;城乡建设领域对应的是“建筑微电网”;交通领域对应的是“充换电站微电网”;能源(电力)领域对应的是“微电网汇聚协同的虚拟电厂”和“主配微协同应用”。
其次,国内智能微电网发展形态,其演进主要处于第二和第三阶段。随着今年国内虚拟电厂热潮的兴起,部分项目已达到第四阶段。
再次,关于智能微电网第五阶段的理解,“微微互济”和笔者提出的“微电网之间的余缺互济”在目标是一致的,但在实现手段上,笔者认为:不是“增加上层微电网群能量管理系统”,而是通过移动储能实现“虚拟电厂内部零售市场交易”。
最后,通过“虚拟电厂内部零售市场交易”,实现“主配微协同应用”。“总配网运营商”(相当于传统电网的地/县调)还是相关区域配电网的“总调度”。相关区域内的虚拟电厂运营商,在“不占用电网资源”的前提下,并在“总配网运营商”的可控范围内(配网的安全运行边界,双方需要进行信息互动,以及虚拟电厂运营商对总配网运营商的调度响应),虚拟电厂运营商作为区域内分布式资源(分布式发电、储能、可调负荷)的“聚合商”(参与电力批发市场交易)和“撮合商”(进行虚拟电厂内部零售市场交易)。进而实现区域内工业微电网、建筑微电网、充换电站微电网之间的“余缺互济”。
那么该模式的经济性如何呢?请看下图:
该模式相当于电池储能、负荷侧调节(虚拟电厂)、车网互动三种灵活性资源的组合。结合上图,组合后的灵活性资源:
造价为3700元/千瓦。(算例中采用的是4h容量的电池储能,即,系统单价为650元/千瓦时,这里面还包括了PCS等电气转换设备的造价。而移动储能采用的是2h容量的电池储能,不需要PCS等电气转换设备,即使需要配置运输车辆,2600元/千瓦的造价也完全能覆盖住)
灵活性成本为98.04元/千瓦/年。(是所有灵活性资源中成本最低的,电解制氢由于尚未规模化应用,所以没有可比性)
更重要的是,移动储能可实现电力/电量的“时空平移”,是新能源发电“时空错配”和配网“时空不平衡”的解决方案之一。
五、结语
《“十五五”规划建议》指出:推进城市平急两用公共基础设施建设。完善适应气候变化工作体系,提升应对气候变化特别是极端天气能力——移动储能将是应急柴发机组的“平替”,是城市平急两用的公共基础设施。
《“十五五”规划建议》指出:分领域推进生产性服务业向专业化和价值链高端延伸,促进生活性服务业高品质、多样化、便利化发展——工业微电网、建筑微电网、甚至是配网台区的“临时增容”需要移动储能(配置固定储能就是“私人定制”,很难实现“共享”;减少微电网甚至是配网台区接入公共电网的容量,才能降低需缴纳的输配电费),因此,基于移动储能的虚拟电厂内部零售市场交易,是新型电力系统的生产性服务业。充换电站微电网服务对象不仅是商用车,更多的是乘用车,它的“临时增容”更需要移动储能,因此,基于移动储能的虚拟电厂内部零售市场交易,同样是新型电力系统的生活性服务业。